av Britt N. Babcock, Pe
Cement och kemiska grouts är effektiva i en rad markförhållanden.
används på en myriad av nya och rehabilitering byggprojekt, cement och kemiska injekteringsbruk delar en gemensam kategori och namn, men de distinkta skillnaderna uppväger de gemensamma egenskaper. Båda injekteringsbruk typer används i civila tillämpningar som sträcker sig från avloppsrör rehabilitering till ny tunnel eller axel konstruktion, används för att fylla smala hålrum/sprickor, berg sprickor eller att genomsyra jordar för kontroll av grundvatten, tomrum fyllning eller för att öka strukturellt stöd av geologi. Även om cement och kemiska injekteringsbruk kan skilja sig åt i sammansättning, tillämpning och kostnad, är de i slutändan kompletterande produkter på samma projekt. Detta dokument kommer att undersöka när och varför man ska använda de olika typerna av injekteringsbruk och kostnadsområdet för varje produkt.
bruket att injicera injekteringsbruk och det breda utbudet av injekteringsbruk produkter tillgängliga kan göra att välja rätt injekteringsbruk för projektet komplicerat. Eftersom det är svårt att sammanfatta ämnets komplexitet i ett enda papper har vissa specifika ämnen inom detta papper generaliserats för enkelhet. Om det finns en situation i ditt projekt där injekteringsbruk krävs, bör en kvalificerad injekteringsentreprenör och en erfaren injekteringskonsult anlitas för att ge injekterings-och installationsrekommendationer och en kunnig injekteringsleverantör, som Avanti International, bör konsulteras för att hjälpa till med korrekt val av injekteringsbruk.
Grouts och geler kan användas för att skapa en effektiv, långvarig vattenbarriär samt jordstabilisator.
injekteringsbruk familj och subtyper
injekteringsbruk som används i anläggningsarbeten och rehabiliteringsprojekt kan generellt kategoriseras i antingen en cement eller kemisk injekteringsbruk. Inom varje injekteringsbruk familj, det finns primära injekteringsbruk subtyper: inom cementbruk familjen, vanliga Portlandcement och ultrafina cement definiera dessa subtyper. Den kemiska injekteringsfamiljen innefattar natriumsilikat, akrylgeler och expansiva polyuretanskum. Även om varje förälder injekteringsbruk typ har primära injekteringsbruk spawns, det är där de gemensamma slutar och de enskilda injekteringsbruk typer delas upp i sina egna unika egenskaper.
Cement grouts anses vara suspenderade fasta grouts, eftersom de har partiklar som utgör deras sammansättning som härrör från slipning av Portlandcementklinker. Nivån på slipningsansträngningen som appliceras på klinkern bestämmer den genomsnittliga partikelstorleken. Portlandcement injekteringsbruk har i allmänhet partikelstorlekar i genomsnitt 15 mikron. Mikrofina cement sträcker sig från 6 till 10 mikron medan ultrafina cement kan ha genomsnittliga partikelstorlekar på 3 till 5 mikron. US Grout i Malad, Idaho, kan tillhandahålla anpassade blandade cementbaserade injekteringsbruk som uppfyller projektspecifika krav.
en injekteringsbruk förmåga att penetrera en bergfissur beror till stor del på partikelstorlek medan dess förmåga att genomsyra en jord är också beroende av ytspänningen i injekteringsbruk. En cements reologi, som är injekteringsbruk förmåga att flöda, åstadkommes genom kontroll av vatten / cement förhållandet och nästan alltid en superplasticizer tillsätts för att minska viskositeten. Medan tillsatser kan tillsättas för att bromsa härdningstiden, en gång blandat med vatten, kommer cement grouts börja bota och skapa hög tryckhållfasthet. När en gång injicerats anses cement vara långsiktiga lösningar för antingen vattenkontroll eller strukturell förbättring med livslängd mellan 100 och 200 år. Vanliga Portlandcementkostnader (blandade) varierar vanligtvis mellan 1 och 2 dollar per blandad gallon medan mikrofina/ ultrafina cementkostnader (blandade) vanligtvis varierar mellan 3 och 4 dollar per blandad gallon. Dessa kostnader kan ytterligare minska när högre vatten / cementförhållanden används.
de primära typerna av kemiska injekteringsbruk (silikater, akryl och polyuretaner) är var och en unika i sammansättning. Även om det verkligen är en suspenderad fast substans, eftersom partiklarna är så små natriumsilikater har en hög grad av penetrerbarhet i jord och sten, mycket lik den sanna lösningen grouts, som inte har några suspenderade fasta ämnen.
natriumsilikat är en tvåkomponent injekteringsbruk som vanligtvis har mycket låg viskositet men kommer ofta att utplåna vatten efter gelning genom en process som kallas syneres. Natriumsilikater kan vara känsliga, gränsar till instabila, när de injiceras i något grundvattenförhållande. Med relativt korta geltider, några minuter till några timmar, används natriumsilikater vanligtvis som tillfällig lösning för vattenkontroll eller strukturellt stöd med en uppskattad livslängd på några år. Längre livslängd kan upplevas med silikater beroende på jordens Kemi. Natriumsilikater varierar vanligtvis mellan 2 och 3 dollar per blandad gallon.
kolloidal kiseldioxidgruva utvecklades för att minska frågan om syneres med natriumsilikater, för att ge bättre kontroll av geltider och uppnå en lägre viskositet. Kolloidal kiseldioxidgruva framställs i en process med flera steg där en silikatlösning delvis neutraliseras, vilket leder till bildandet av kiseldioxidkärnor. Kolloidal kiseldioxid har samma förväntade livslängd som natriumsilikat, men på grund av flera steg process för utveckling, priserna är betydligt högre, som sträcker sig från 13 till 15 dollar per blandad gallon.
akryl definieras som ”true solution grouts”, som är fria från suspenderade fasta ämnen och har extremt låg viskositet – liknande vatten. Akrylfamiljen består av akrylamid och akrylater. Varje typ kräver att ett basharts blandas med en katalysator för att skapa en gelmatris i en jord eller sten med en kontrollerbar geltid. Akrylamid ändras från en vätska till en fast substans i en kontrollerbar geltid som sträcker sig från 3 sekunder upp till 10 timmar. Akrylatgeltiderna sträcker sig från ungefär en minut till en timme. Livslängden för en akrylamid uppskattas vara mer än 300 år medan ett akrylat uppskattas till cirka 50 år. Kostnaden för akrylamidgel varierar vanligtvis mellan 6 och 8 dollar per blandad gallon medan akrylater är något dyrare, mellan 8 och 10 dollar per gallon.
det finns två primära typer av polyuretan grouts definierade som hydrofila och hydrofoba. Hydrofila injekteringsbruk är vanligtvis enkomponentsystem som reagerar med vatten och härdar till ett expansivt flexibelt skum eller icke-expansiv gel som kräver en fuktig miljö efter härdning. Hydrofoba expansiva skum kräver lite vatten för att reagera, cirka 4%, och tål lätt våta/torra cykler. Sann hydrofoba skum, som inte kräver vatten att reagera, är också tillgängliga. Hydrofila skum expanderar 4 till 6 gånger sin ursprungliga volym, medan hydrofoba skum expanderar upp till 20 gånger originalvolymen och kan härda flexibelt eller styvt. De flesta tillverkare bär polyuretanhartser med NSF-eller UL-certifieringar som godkänner användning i dricksvattenapplikationer. Livslängden för polyuretanskum beräknas vara cirka 75 år. Kostnaden för polyuretanhartser (före expansion) kommer vanligtvis att ligga mellan 60 och 80 dollar per gallon, ohärdad. Det bör noteras att kostnaden för polyuretanskum minskar drastiskt när man faktorer den expansiva komponenten i materialet i de totala kostnaderna.
tillämpningar – när& varför
Cement och kemiska injekteringsbruk används i en mängd olika byggprojekt som sträcker sig från nybyggnation till rehabilitering. Till exempel, Portland och ultrafina cement grouts används främst för att stabilisera mark och/eller kontrollera vatten i civila projekt inklusive lerkärl dammar, vallar, gruvor, tunnlar, tunnelbanor, vertikala axlar, under markstrukturer eller avfall inkapsling. Dessa typer av storskaliga projekt kräver ofta betydande volymer injekteringsbruk som ska injiceras. Kemiska injekteringsbruk kommer ofta att komplettera cement typ injekteringsbruk och i vissa fall kommer att vara den dominerande injekteringsbruk som används för en viss situation.
på många civila projekt där injektering förväntas inträffa kommer ingenjören för rekord-eller injekteringskonsult att ha förberett ett injekteringsprogram som definierar vilken typ av injekteringsbruk som planeras. I vissa fall förväntas dock inte behovet av vattenkontroll eller markstabilisering och ett injekteringsprogram utvecklas snabbt. Den typ av injekteringsbruk material som används för injektion för ett omedelbart behov går i allmänhet genom en trial-and-error process. På grund av den ekonomiska fördelen är Portlandcement injekteringsbruk ofta det första försöket. Om geologiska förhållanden inte accepterar Portlandcement injekteringsbruk, då en ultrafina cement injekteringsbruk kommer att utnyttjas. Om Portland eller ultrafina cement är framgångsrika, kommer ett akrylharts som akrylamid ofta inte att användas.
Grouts används också i stor utsträckning vid rehabilitering av försämrade sanitetsavloppsinfrastrukturer, betongdammar eller strukturer under kvalitet. Generellt för dessa typer av projekt används akrylgeler och polyuretanskum. Båda används för att täta läckande sprickor och leder. Akrylamidgel används emellertid huvudsakligen i rörledningssystemet medan polyuretanskummet används i och runt brunnar och valv. Där håligheter har inträffat bakom under grade strukturer, de mycket expansiva polyuretan hydrofoba skum används ofta för att fylla tomrummet. Vissa specialdesignade polyuretanskum används också för lyftning av betongplattor, vilket ger strukturellt stöd genom att använda en lätt lösning som inte främjar ytterligare plattavveckling. Härdat strukturellt skum väger ungefär 4 lbs pounds per kubikfot jämfört med mycket tyngre mudjacking material.
när man står inför behovet av att stoppa läckor, stabilisera jord eller kontrollera vatten, rekommenderas att en kvalificerad injekteringsbruk konsult och injekteringsbruk entreprenör anlitas för att ge installationsrekommendationer och en kunnig injekteringsbruk leverantör bör konsulteras för att hjälpa till med korrekt injekteringsbruk val.
Britt N. Babcock, P. E., är chef för den geotekniska avdelningen på Avanti International. Avanti International är en fullserviceleverantör och en erfaren leverantör av högkvalitativa cement-och kemiska injekteringsbruk i USA.